En ny undersøgelse undersøger, hvordan komplekse kemiske blandinger ændrer sig under skiftende miljøforhold, der kaster lys over de prebiotiske processer, der kan have ført til livet. Ved at udsætte organiske molekyler for gentagne vådtørre cyklusser observerede forskere kontinuerlig transformation, selektiv organisation og synkroniseret populationsdynamik.
Deres fund, der optræder i Naturkemiantyder, at miljøfaktorer spillede en nøglerolle i udformningen af den molekylære kompleksitet, der var nødvendig for, at livet skulle dukke op.
For at simulere den tidlige jord udsatte teamet kemiske blandinger for gentagne vådtørre cyklusser. I stedet for at reagere tilfældigt, organiserede molekylerne sig, udviklede sig over tid og fulgte forudsigelige mønstre.
Dette udfordrer ideen om, at den tidlige kemiske udvikling var kaotisk. I stedet antyder undersøgelsen, at naturlige miljømæssige udsving hjalp med at guide dannelsen af stadig mere komplekse molekyler, hvilket til sidst førte til livets grundlæggende byggesten.
Undersøgelsen ledet af Dr. Moran Frenkel-Pinter fra Institute of Chemistry ved det hebraiske universitet i Jerusalem samt prof. Loren Williams, fra Georgia Institute of Technology, undersøger, hvordan kemiske blandinger udvikler sig over tid, oplyser potentielle mekanismer, som det bidraget til fremkomsten af livet på jorden.
Forskningen undersøger, hvordan kemiske systemer kan gennemgå kontinuerlig transformation, mens den opretholder struktureret evolution og giver ny indsigt i oprindelsen af biologisk kompleksitet.
Kemisk udvikling henviser til den gradvise transformation af molekyler under prebiotiske forhold, en nøgleproces til at forstå, hvordan livet kan være opstået fra ikke-levende stof. Mens meget forskning har fokuseret på individuelle kemiske reaktioner, der kan føre til biologiske molekyler, etablerer denne undersøgelse en eksperimentel model for at undersøge, hvordan hele kemiske systemer udvikler sig, når de udsættes for miljøændringer.
Forskerne anvendte blandinger indeholdende organiske molekyler med forskellige funktionelle grupper, herunder carboxylsyrer, aminer, thioler og hydroxyler.
Ved at udsætte disse blandinger for gentagne vådtørre cyklusser-kondenser, der efterligner miljømæssige udsving i den tidlige jord-identificerede undersøgelsen tre centrale fund: kemiske systemer kan kontinuerligt udvikle sig uden Blandt forskellige molekylære arter.
Disse observationer antyder, at prebiotiske miljøer kan have spillet en aktiv rolle i udformningen af den molekylære mangfoldighed, der til sidst førte til livet.
“Denne forskning giver et nyt perspektiv på, hvordan molekylær udvikling kan have udfoldet sig på den tidlige jord,” sagde Dr. Frenkel-Pinter
“Ved at demonstrere, at kemiske systemer kan organiseres og udvikle sig på strukturerede måder, leverer vi eksperimentelle beviser, der kan hjælpe med at bygge bro mellem prebiotisk kemi og fremkomsten af biologiske molekyler.”
Ud over dens relevans for oprindelses-af-livet-forskning kan undersøgelsens fund have bredere anvendelser inden for syntetisk biologi og nanoteknologi. Kontrolleret kemisk udvikling kunne udnyttes til at designe nye molekylære systemer med specifikke egenskaber, hvilket potentielt kan føre til innovationer inden for materialevidenskab, lægemiddeludvikling og bioteknologi.